有人认为它们是火山喷发物或成群结队的大气尘埃，因为只有它们才有可能飞那么高。而美国海军研究实验室的科学家迈克尔?史蒂文斯则认为，夜光云可能跟航天飞机发动机喷出的火箭烟尘有关。目前最主流的理论认为，夜光云是由极细的冰晶所构成。构成夜光云的冰晶直径一般为50纳米，阳光反射在这些微粒上，使其只有当天空其余部分暗下来的黎明或黄昏时分，才能被看见。这种效果就好像在太阳部分落下后看一架在高空中飞行的飞机反射阳光一样。
